Introducere
Deoarece caroseria vehiculului este transportatorul altor părți ale vehiculului, tehnologia sa de fabricație determină în mod direct calitatea generală de fabricație a vehiculului.Sudarea este un proces de producție important în procesul de fabricație a caroseriei auto.În prezent, tehnologiile de sudare utilizate pentru sudarea caroseriei auto includ în principal sudarea prin puncte cu rezistență, sudarea MIG, sudarea MAG și sudarea laser.
Tehnologia de sudare cu laser ca tehnologie avansată de sudare cu integrare optoelectromecanică, în comparație cu tehnologia tradițională de sudare a caroseriei de automobile, are avantajele densității mari de energie, vitezei rapide de sudare, tensiuni și deformații mici de sudură și flexibilitate bună.
Structura caroseriei automobilului este complexă, iar componentele sale sunt în principal cu pereți subțiri și curbate.Sudarea caroseriei auto se confruntă cu unele dificultăți, cum ar fi modificări ale materialului caroseriei, grosimi diferite ale părților caroseriei, traiectorie de sudare diversificată și forme de îmbinare.În plus, sudarea caroseriei auto are cerințe ridicate privind calitatea sudurii și eficiența sudurii.
Pe baza parametrilor corespunzători ai procesului de sudare, sudarea cu laser poate asigura rezistența ridicată la oboseală și rezistența la impact a componentelor cheie ale caroseriei mașinii, astfel încât să asigure calitatea sudurii și durata de viață a caroseriei mașinii.Tehnologia de sudare cu laser se poate adapta la diferite forme de îmbinare, diferite grosimi și diferite tipuri de materiale de sudare a părților de caroserie auto, pentru a satisface nevoile flexibile ale producției de caroserie auto.Prin urmare, tehnologia de sudare cu laser este un mijloc tehnic important pentru a obține o dezvoltare de înaltă calitate a industriei auto.
Tehnologia de sudare cu laser a caroseriei auto
Tehnologia de sudare cu laser cu penetrare adâncă a caroseriei automobilului
Principiul procesului de sudare cu penetrare adâncă cu laser (Figura 1) este următorul: atunci când densitatea puterii laserului atinge un anumit nivel, suprafața materialului se vaporizează, formând o gaură a cheii.Când presiunea vaporilor metalici în gaură atinge un echilibru dinamic cu presiunea statică și tensiunea superficială a lichidului din jur, laserul poate fi iradiat în partea inferioară a găurii prin gaura cheii și, odată cu mișcarea fasciculului laser, o continuă se formează sudura.În timpul procesului de sudare cu penetrare adâncă cu laser, nu este nevoie să adăugați flux auxiliar sau umplutură, iar materialele proprii ale piesei de prelucrat pot fi sudate împreună.
SMOCHIN.1 Schema schematică a procesului de sudare cu penetrare adâncă cu laser
Sudura obținută prin sudarea cu penetrare adâncă cu laser este în general netedă și dreaptă, iar deformarea este mică, ceea ce conduce la îmbunătățirea preciziei de fabricație a caroseriei auto.Rezistența ridicată la tracțiune a sudurii asigură calitatea sudurii caroseriei automobilului.Viteza de sudare este rapidă, ceea ce contribuie la îmbunătățirea eficienței producției de sudare.
În procesul de sudare a caroseriei auto, utilizarea procesului de sudare cu penetrare adâncă cu laser poate reduce foarte mult numărul de piese, matrițe și unelte de sudură, reducând astfel greutatea corpului și costurile de producție.Cu toate acestea, procesul de sudare cu penetrare adâncă cu laser are o toleranță slabă pentru spațiul de asamblare al pieselor sudate, iar golul de asamblare trebuie controlat între 0,05 și 2 mm.Dacă spațiul de asamblare este prea mare, vor apărea defecte de sudare, cum ar fi porii.
Cercetările actuale arată că sudarea cu formare bună a suprafeței, mai puține defecte interne și proprietăți mecanice excelente pot fi obținute prin optimizarea parametrilor procesului de sudare cu penetrare adâncă cu laser în sudarea aceluiași material al caroseriei automobilului.Proprietățile mecanice excelente ale sudurii pot satisface nevoile componentelor de sudură ale caroseriei automobilului.Cu toate acestea, în sudarea caroseriei auto, tehnologia de sudare cu penetrare adâncă cu laser metal diferită reprezentată de aliajul de aluminiu și oțel nu este matură.Deși prin adăugarea de straturi de tranziție pot fi obținute cusături de sudură cu performanțe excelente, mecanismul de influență al diferitelor materiale ale stratului de tranziție asupra stratului IMC și mecanismul lor de acțiune asupra microstructurii de sudură nu sunt clare și sunt necesare cercetări suplimentare.
Proces de sudare de umplere cu laser a caroseriei auto
Principiul procesului de sudare a sârmei de umplere cu laser este următorul: o îmbinare sudată este formată prin pre-umplerea unui anumit fir de sudură în sudare sau alimentarea sârmei de sudură simultan în timpul procesului de sudare cu laser.Acest lucru este echivalent cu introducerea unui material de sârmă de sudură aproximativ omogen în bazinul de sudură în timpul sudării cu penetrare adâncă cu laser.Diagrama schematică a procesului de sudare a sârmei de umplere cu laser este prezentată în Figura 2.
SMOCHIN.2 Schema schematică a procesului de sudare de umplere cu sârmă cu laser
În comparație cu sudarea cu penetrare adâncă cu laser, sudarea cu umplere cu sârmă cu laser are două avantaje în sudarea caroseriei auto: în primul rând, poate îmbunătăți considerabil toleranța decalajului de asamblare dintre părțile corpului auto care urmează să fie sudate și poate rezolva problema că sudarea cu penetrare adâncă cu laser. necesită prea mult spațiu liber pentru caneluri;În al doilea rând, distribuția tisulară a zonei de sudură poate fi îmbunătățită prin utilizarea firelor de sudură cu conținut diferit de compoziție, iar apoi performanța sudurii poate fi reglată.
În procesul de fabricație a caroseriei auto, procesul de sudare cu umplere cu sârmă cu laser este utilizat în principal pentru sudarea părților din aliaj de aluminiu și oțel ale caroseriei.În special în procesul de sudare a pieselor din aliaj de aluminiu ale caroseriei automobilului, tensiunea superficială a bazinului topit este mică, ceea ce poate duce ușor la prăbușirea bazinului topit, iar procesul de sudare a umplerii cu sârmă cu laser poate rezolva mai bine problema prăbușirii bazinului topit. prin topirea sârmei de sudură.
Tehnologia de lipire cu laser a caroseriei auto
Principiul procesului de lipire cu laser este următorul: laserul este folosit ca sursă de căldură, fasciculul laser este iluminat pe suprafața firului de sudură după ce a fost focalizat, firul de sudură este topit, firul topit scade și este umplut între piesele care trebuie sudate, iar efectele metalurgice precum topirea și difuzia apar între metalul de umplutură și piesa de prelucrat, astfel încât piesa de prelucrat să fie conectată.Spre deosebire de procesul de sudare cu umplere cu sârmă cu laser, procesul de lipire cu laser doar topește sârma și nu topește piesa de prelucrat care urmează să fie sudată.Lipirea cu laser are o bună stabilitate la sudare, dar rezistența la tracțiune a sudurii este scăzută.SMOCHIN.3 prezintă aplicarea procesului de lipire cu laser în sudarea capacului portbagajului auto.
SMOCHIN.3 Aplicarea lipirii cu laser în automobile: (a) sudarea cu laser a capotei din spate;(b) Diagrama schematică a lipirii cu laser
În procesul de sudare a caroseriei auto, procesul de lipire cu laser este în principal sudarea părților corpului cu cerințe de rezistență scăzută a îmbinării, cum ar fi sudarea între capacul superior și peretele lateral al caroseriei, sudarea între părțile superioare și inferioare ale portbagajului. capac, etc., Volkswagen, Audi și alte modele high-end ale capacului superior utilizează procesul de lipire cu laser.
Principalele defecte ale cordonului de sudură prin lipire cu laser a caroseriei automobilului includ mușcarea marginilor, porozitatea, deformarea sudurii etc. Defectele pot fi în mod evident suprimate prin ajustarea parametrilor procesului și prin utilizarea unui proces de brazare cu laser multi-focal.
Tehnologia de sudare compozită cu arc laser a caroseriei automobilului
Principiul procesului de sudare compozit cu laser-arc este următorul: folosind două surse de căldură de laser și arc pentru a acționa pe suprafața piesei de sudat în același timp, piesa de prelucrat este topită și solidificată pentru a forma o sudură.Figura 4 prezintă schema schematică a procesului de sudare compozit laser-arc.
SMOCHIN.4 Schema schematică a procesului de sudare compozit cu laser-arc
Sudarea compozită cu arc laser are avantajele atât ale sudării cu laser, cât și ale sudării cu arc: în primul rând, sub acțiunea surselor de căldură duble, viteza de sudare este îmbunătățită, aportul de căldură este mic, deformarea sudurii este mică și caracteristicile sudurii cu laser sunt menținute;În al doilea rând, are o capacitate de legătură mai bună și o toleranță mai mare a decalajului de asamblare;În al treilea rând, viteza de solidificare a bazinului topit este lentă, ceea ce conduce la eliminarea defectelor de sudare, cum ar fi porii și fisurile, și îmbunătățirea structurii și performanței zonei afectate de căldură.În al patrulea rând, datorită efectului arcului, poate suda materiale cu reflectivitate ridicată și conductivitate termică ridicată, iar gama de materiale de aplicare este mai largă.
În procesul de fabricație a caroseriei de automobile, procesul de sudare compozit cu arc laser este în principal sudarea componentelor din aliaj de aluminiu ale caroseriei și a metalelor diferite din aluminiu-oțel, iar sudarea se efectuează pentru piese cu goluri mari de asamblare, cum ar fi sudarea pieselor de ușa mașinii, deoarece decalajul de asamblare este favorabil jocului de performanță a podului sudării compozite cu arc laser.În plus, tehnologia de sudare compozită cu arc laser-MIG este aplicată și în poziția laterală a fasciculului superior al caroseriei Audi.
În procesul de sudare a caroseriei auto, sudarea compozită cu arc laser are avantajul unei toleranțe mai mari la distanță decât sudarea cu un singur laser, dar poziția relativă a laserului și arcului, parametrii de sudare cu laser, parametrii arcului și alți factori ar trebui luate în considerare cuprinzător.Comportamentul transferului de căldură și masă în sudarea cu arc laser este complex, în special mecanismul de reglare a energiei și reglarea grosimii și structurii IMC în sudarea cu materiale diferite sunt încă neclare și sunt necesare cercetări suplimentare.
Alte procese de sudare cu laser a caroseriei auto
Sudarea cu laser cu penetrare adâncă, sudarea cu umplere cu sârmă cu laser, lipirea cu laser și sudarea compozitelor cu arc laser și alte procese de sudare au fost o teorie mai matură și aplicații practice extinse.Odată cu îmbunătățirea cerințelor industriei auto pentru eficiența sudării caroseriei și creșterea cererii de sudare a materialelor diferite în producția de automobile ușoare, au fost acordate atenție sudării prin puncte cu laser, sudării oscilante cu laser, sudării cu fascicul multilaser și sudării în zbor cu laser. la.
Proces de sudare prin puncte cu laser
Sudarea prin puncte cu laser este o tehnologie avansată de sudare cu laser, care are avantajele vitezei rapide de sudare și preciziei ridicate de sudare.Principiul de bază al sudării prin puncte cu laser este de a focaliza fasciculul laser într-un anumit punct pe piesa care urmează să fie sudată, astfel încât metalul din punct să fie topit instantaneu, prin ajustarea densității laserului pentru a obține sudarea prin conducție termică sau efectul de sudare prin fuziune profundă. , când fasciculul laser încetează să acționeze, metalul lichid refluează, solidificat pentru a forma o îmbinare.
Există două forme principale de sudare în puncte cu laser: sudarea în puncte cu laser pulsat și sudarea în puncte cu laser continuă.Energia de vârf a fasciculului laser de sudare prin puncte cu laser pulsat este mare, dar timpul de acțiune este scurt, utilizat în general pentru sudarea aliajelor de magneziu, aliajului de aluminiu și a altor metale ușoare.Puterea medie a fasciculului laser în sudarea continuă cu laser este mare, timpul de acțiune al laserului este lung și este utilizat pe scară largă în sudarea oțelului.
În ceea ce privește sudarea caroseriei de automobile, în comparație cu sudarea prin puncte cu rezistență, sudarea prin puncte cu laser are avantajele fără contact, traiectoria sudării în puncte poate fi proiectată independent etc., ceea ce poate îndeplini cerințele sudurii de înaltă calitate sub diferite goluri de suprapunere de materialele caroseriei auto.
Proces de sudare cu laser
Sudarea cu laser este o nouă tehnologie de sudare cu laser propusă în ultimii ani, care a fost preocupată pe scară largă.Principiul acestei tehnologii este: prin integrarea unui grup de galvanometru pe capul de sudare cu laser, fasciculul laser este rapid, ordonat și într-un interval mic, astfel încât să se realizeze efectul de mișcare înainte a fasciculului laser în timp ce se agită.
Principalele traiectorii de balansare în procesul de sudare cu laser includ oscilația transversală, balansarea longitudinală, balansarea circulară și balansarea infinită.Procesul de sudare cu laser are avantaje semnificative în sudarea caroseriei auto.Sub acțiunea oscilației fasciculului laser, starea de curgere a bazinului topit este modificată semnificativ.Prin urmare, procesul nu poate doar să elimine defectul neconfundat, să realizeze rafinarea cerealelor și să suprime porozitatea în sudarea aceluiași material al caroseriei auto.În plus, poate îmbunătăți, de asemenea, probleme precum amestecarea insuficientă a diferitelor materiale și proprietățile mecanice slabe ale sudurilor în sudarea materialelor eterogene ale caroseriei automobilului.
Proces de sudare cu fascicul multilaser
În prezent, laserul cu fibră optică poate fi împărțit în mai multe fascicule laser printr-un modul splitter instalat în capul de sudare.Sudarea cu fascicul multilaser este echivalentă cu aplicarea mai multor surse de căldură în procesul de sudare, prin ajustarea distribuției de energie a fasciculului, diferite fascicule pot realiza diferite funcții, cum ar fi: fasciculul cu densitate de energie mai mare este fasciculul principal, responsabil pentru adâncimea sudare prin penetrare;Densitatea de energie mai mică a fasciculului poate curăța și preîncălzi suprafața materialului și poate crește absorbția energiei fasciculului laser de către material.
Materialul din oțel galvanizat de înaltă rezistență este utilizat pe scară largă în caroseria auto.Tehnologia de sudare cu fascicul multilaser poate îmbunătăți comportamentul de evaporare a vaporilor de zinc și comportamentul dinamic al bazinului topit în procesul de sudare a plăcilor de oțel galvanizat, poate îmbunătăți problema pulverizării și poate îmbunătăți rezistența la tracțiune a sudurii.
Proces de sudare în zbor cu laser
Tehnologia de sudare în zbor cu laser este o nouă tehnologie de sudare cu laser, care are o eficiență ridicată de sudare și poate fi proiectată independent.Principiul de bază al sudării în zbor cu laser este că atunci când fasciculul laser este incident pe oglinzile X și Y ale oglinzii de scanare, Unghiul oglinzii este controlat prin programare independentă pentru a obține deviația fasciculului laser la orice unghi.
Sudarea tradițională cu laser a caroseriei auto se bazează în principal pe mișcarea sincronă a capului de sudare cu laser condus de robotul de sudură pentru a obține efectul de sudare.Cu toate acestea, eficiența de sudare a caroseriei automobilului este sever limitată de mișcarea alternativă repetitivă a robotului de sudură datorită numărului mare de suduri și lungimii lungi a sudurilor.În schimb, sudarea în zbor cu laser trebuie doar să ajusteze Unghiul oglinzii pentru a realiza sudarea într-un anumit interval.Prin urmare, tehnologia de sudare în zbor cu laser poate îmbunătăți semnificativ eficiența sudării și are perspective largi de aplicare.
Rezumat și perspectivă
Odată cu dezvoltarea industriei auto, viitoarea tehnologie de sudare a caroseriei va continua să se dezvolte în două aspecte: procesul de sudare și tehnologia inteligentă.
Caroseria auto, în special caroseria vehiculului cu energie nouă, se dezvoltă în direcția ușoară.Aliajele ușoare, materialele compozite și materialele diferite vor fi utilizate mai pe scară largă în caroseria auto, procesul convențional de sudare cu laser este dificil de îndeplinit cerințele sale de sudare, astfel încât procesul de sudare de înaltă calitate și eficient va deveni tendința de dezvoltare viitoare.
În ultimii ani, procesele emergente de sudare cu laser, cum ar fi sudarea oscilantă cu laser, sudarea cu fascicul multilaser, sudarea în zbor cu laser etc., au fost cercetări teoretice preliminare și explorare a procesului în ceea ce privește calitatea sudurii și eficiența sudurii.În viitor, este necesar să se combine îndeaproape procesul emergent de sudare cu laser cu materiale ușoare și scene de sudură cu materiale diferite ale caroseriei automobilului, să se efectueze cercetări aprofundate privind proiectarea traiectoriei de balansare a fasciculului laser, mecanismul de acțiune al energiei fasciculului cu mai multe lasere. și îmbunătățirea eficienței sudării în zbor și explorarea unui proces matur de sudare a caroseriei de automobile ușoare.
Tehnologia de sudare cu laser a caroseriei automobilului este profund integrată cu tehnologia inteligentă.Percepția în timp real a stării de sudare cu laser a caroseriei automobilului și controlul prin feedback al parametrilor procesului joacă un rol decisiv în calitatea sudării.Tehnologia actuală de sudare inteligentă cu laser este utilizată în principal pentru planificarea și urmărirea traiectoriei înainte de sudare și inspecția calității după sudare.În țară și în străinătate, cercetările privind detectarea defectelor de sudură și controlul adaptiv al parametrilor sunt încă în stadiul inițial, iar tehnologia de control adaptiv al parametrilor procesului de sudare cu laser nu a fost aplicată în fabricarea caroseriei auto.
Prin urmare, având în vedere caracteristicile de aplicare ale tehnologiei de sudare cu laser în procesul de sudare a caroseriei auto, ar trebui să fie un sistem inteligent de detectare pentru sudarea cu laser cu multi-senzori avansați ca nucleu și un sistem de control al robotului de sudură de mare viteză și de înaltă precizie. dezvoltat în viitor pentru a asigura în timp real și acuratețea tuturor aspectelor tehnologiei inteligente de sudare cu laser.Deschideți legătura „planificarea traiectoriei înainte de sudare – controlul adaptiv al parametrilor pentru detectarea online a calității sudurii după sudare” pentru a asigura o prelucrare de înaltă calitate și eficientă.
Ora postării: 16-oct-2023